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摘要：长庆靖南地区由于地层的特殊性，相比其他地区，水平井施工中井下复杂情况较多，本文主要分析靖南区块靖平51-13井钻进中遇到的填井侧钻、轨迹更改、三维多轨迹防碰等问题，从选择侧钻点、侧钻方式、侧钻后轨迹控制技术等方面进行分析，其施工工艺对该区块水平井侧钻有一定的指导。
关键词：水平井 靖南区块 填井侧钻 轨迹控制
一、前言
长庆靖南地区由于其特殊的地质结构，均采用四开井身结构施工。靖平51-13井在施工中进行两次侧钻：三开斜井段起钻至本溪组煤层煤层时遇阻，循环中上部煤层垮塌，造成卡钻，倒扣钻具后进行斜井段侧钻一次；四开水平段由于泥岩垮塌，遇阻严重，进行水平段侧钻。通过两次侧钻及轨迹控制技术的实施，该井可做特例对靖南区块水平井侧钻给予借鉴。
二、斜井段侧钻及轨迹控制技术
2.1侧钻原因：
在钻进至井深3708m循环起钻，起钻至3670m时遇阻，循环倒划眼时钻具卡死，倒扣后落鱼505m。卡点井深3625m，井斜70.3°，方位210°，地层本溪组，岩性炭质泥岩，。原因为钻具活动及开泵时激动压力造成煤层垮塌。由于地质设计未进行调整，现根据井下情况进行轨迹调整，进行侧钻。
2.2侧钻点选择：
根据直井段井眼轨迹数据及井下落鱼位置，侧钻点选择3030m，为确保水泥填井质量，侧钻点距落鱼顶90m。
2.3确定新靶点数据
为防止新井眼与原井眼相碰造成安全隐患，根据原井眼轨迹对新侧钻靶点进行调整。如表1：
调整后的靶点综合原井眼地层垂深、原井眼煤层安全及防碰等特点，为井下安全考虑，该井眼轨迹在入窗段与原靶点偏移8.3m，与原井眼便宜13.7m。
2.4侧钻轨迹方案：
根据斜井段现场地质卡层，侧钻后轨迹目的层垂深为3541.6m。表2
2.5侧钻要求：
①侧钻点位于3030m。
②填井井段必须大于150m，填井24小时后下钻扫水泥塞，水泥塞钻至3000m，候凝72小时后再钻水泥塞并试水泥塞强度，钻进至3020m起钻换定向钻具进行钻进。
③根据原井眼轨迹数据，侧钻后选择方位223°，使新井眼与原井眼错开，防止窜入老井眼。
④由于侧钻点选测较高，在侧钻成功后调整方位仍要大于213°，并且侧钻后主要向下打垂深为主，井斜大禹25°以后在将方位向原设计靠近。
⑤侧钻后轨迹闭合方位始终保持大于原井眼闭合方位。
2.6侧钻钻具组合：
Φ215.9mmMD537HXbit+7LZ172（1.5°）LG+Φ168mmMWD -SUB+Φ168mm NMDC+Φ165mmDC*3根+Φ127mmHWDP* 45 +Φ127mmDP
备注：侧钻点提前15m进行造台阶，确保侧钻一趟钻成功。
2.7侧钻措施
●侧钻前准备：
①侧钻前钻水泥塞到预定位置：
②钻水泥塞时大排量循环；
③钻进过程注意大排量冲洗井底，确保井眼畅通。
●侧钻新井眼：
①钻至井底后先测斜，根据测斜数据对井身剖面进行优化；
②使用φ215.mm钻头+1.5°单弯螺杆磁性工具面在223±10°控时滑动造台阶；
③打2退1的方式控时钻进，钻完后上下滑动划眼1-2遍，划眼过程中控制工具面223±10°；
④造出台阶后继续控时钻进，保证新井眼地层被切削，控时钻进一段后钻压会逐步增大，根据地层情况逐渐加大钻压，密切注意钻压变化；
⑤侧钻过程中如需要活动钻具时，下放钻具不要直接下到井底，先控时钻进一段后慢慢下放到原井深；
●新井眼的判断
①钻进过程中能够连续加压，钻井参数相同，钻时与直井正常情况相近；
②新地层岩屑返出量不断增多，水泥屑返出量不断减少，最后岩屑中不含水泥屑；
③已钻井段的测量数据（井斜和方位）与原井眼同井深测量数据不同可及时判断造出新井眼。
●定向造斜钻进
①侧钻成功后，根据井眼轨道设计要求继续施工，每次下钻到造斜点时控制下放速度，保护侧钻段隔墙；
②进行实时轨迹预测、对比分析，预测下一步钻进方式；
2.8轨迹控制技术防碰：
该井侧钻点的视位置存在偏移，侧钻后方位要大于设计方位才能入靶，前期方位增至240°，计算与原井眼偏移25m时逐步降方位钻进，井斜增至36°后方位降至209°，此时两井眼偏移32m，再重新计算剖面，控制方位，先降再增，使入靶点控制在设计要求范围内。如图1：
三、水平段侧钻及轨迹控制技术
3.1侧钻点选择
遇阻井段从3840m开始，根据现场实际情况，侧钻点选择在3783，侧钻段3783-3803m.如表3；
该点选择原因有以下几点：
①井斜89.7°，该段井斜相对较小，垂深在该段最深；
②该段下部井段为增斜井段，如进行降斜侧钻利于实施；
③该段离遇泥岩段3840m相对有48m，该48m地层为相对稳定的云岩地层。
3.2侧钻方向选择
由实测数据表及现场砂样可以看出：
①该段泥岩地层含有黄铁矿，应为本溪组岩性，下部目的层应该向下进行侧钻，即降垂深；
②实钻至3889m垂深为3541.36m时仍未出现白云岩，即侧钻后垂深应大于3541.36m，即降斜侧钻（垂深由地质组确定，按3544m进行剖面计算）；
③由于进行水平段侧钻，马家沟组地层相对较薄，为增大侧钻后于原井眼的隔墙，进行变方位降斜悬空侧钻，根据补充地质设计要求，侧钻后方位为212°；
根据补充地质设计及以上情况，水平段侧钻选择降斜增方位。
3.3侧钻轨迹预算
根据侧钻点及地层岩性等情况，进行侧钻轨迹预算如表4：
该侧钻轨迹，侧钻后井斜降至85°，方位增至212°，确定侧出新井眼后在根据地质导向组要求增斜至89°钻进。 3.4侧钻方案措施
●侧钻前准备：
①由于该区域地层较硬，决定注水泥填井后再进行侧钻。
②注水泥前原钻具划眼至3838m（3840为遇阻井段），再进行光钻杆注水泥。
③注水泥后12小时，下钻扫水泥赛，48小时后侧钻。
●侧钻钻具组合：
Φ152.4mmBit+Φ120单弯螺杆（1。25°） +Φ148mm扶正器+MWD-sub+ Φ120mmNMDC×1根+ 311×HLST39（母）+SUBΦ120mm回压凡尔+φ101.6mmHWDp×（15）根+φ101.6mmDp×（45）根+φ101.6mmHWDp×（30-45）根+ HLST39（公）×410SUB +φ127mmDp
●侧钻施工
①从井深3780-3783m，开始滑动滑眼下放，工具面控制在150°左右，缓慢划眼3遍
②控时钻进3783-3785m，钻时控制在10cm /30分，滑动钻进，重复滑动该段2-3遍。
③钻进过程中每钻进0.5m，上提2m活动钻具一次再重新下放，继续控时滑动，到底前工具面一定要到位，再缓慢下放至原井深，再继续滑动钻进0.5m，重复进行，直至可以加上钻压为止。
④根据井下情况，如上提有遇阻、可上提大范围活动钻具，再重复上步骤，禁止开转盘活动。
●加上钻压后继续滑动
①钻头造出台阶后继续控时钻进，保证新井眼地层被切削，控时钻进一段后钻压会慢慢增大，根据地层和钻速快慢情况逐渐加大钻压，密切注意钻压变化；
②侧钻过程中尽量不要活动钻具，可根据加压后泵压变化情况，判断钻头是否加上钻压，如钻时过慢，需立即活动钻具，以防止粘卡，下放钻具不要直接下到井底，先控时钻进一段后慢慢下放到原井深；
③加上钻压后钻进10m后，下放到井底，适当开转盘复合1m，再继续滑动钻进，以免形成较大的狗腿度。
●后续施工
①钻进过程中能够连续加压，在钻井参数相同时，注意井斜方位与原井眼的对比情况，如有明显的变化，可适当复合2-3m再进行滑动；
②调整滑动与复合井段的长度，控制井底井斜在85.5°左右，在根据现场地质导向要求调整后期施工。
3.5水平段轨迹控制
水平段设计示意图与水平段实钻示意图对比.如图2、图3：
通过上图与现场实际情况分析：
①靖平51-13井水平段补充地质设计要求：水平段侧钻出去后缓慢降垂深钻进，设计轨迹平滑，除侧钻点狗腿度较大外整体趋势为向下缓慢降垂深钻进。而实钻中根据现场地质要求先向下降斜，井斜最低点达到84.77°，钻至马五22后又要求增斜，实钻中井斜增至91.71°，造成整个水平段轨迹成大波动状，增大了磨阻。
②该地区地质情况不明。在井深3714m（垂深3538.2m）进入马家沟（地层岩屑、伽马值、电测解释），钻进至井深3843m（垂深3540.2m）时钻遇本溪组泥岩，降斜钻进至井深3889m（垂深3541.36m）时仍为本溪组地层，该区域存在较大沟槽。
③第二次侧钻后按照设计降垂深，经现场地质导向及地质项目长现场指导，讲井斜控制到85°左右钻进，以达到绕开沟槽的目的，在井深3932.579-3942.259m（垂深3550.5-3551.3m）时仍钻遇本溪组泥岩，该段本溪组泥岩及前后的马家沟组泥岩为下部钻井造成极大的风险，在后期钻进中出现垮塌情况，最终钻井液密度提高至1.40g/cm3以上。
④在井深4104.989-4162.639m（垂深3556m）钻进至马五22，该地层钻进60m未发现含气段，地质专家认为该段岩性过差，不会出现含气层，要求增斜向上钻进，增斜至91.7°后复合稳斜钻进，从井斜大于90°以后，磨阻增加幅度很大，每30m增加1吨，井斜达到91.7后磨阻增加至磨阻达到20吨，并且在下钻时严重遇阻。
四、结论
靖南区块由于目地层深、岩性致密，侧钻时必须进行填井侧钻，侧钻时选择侧钻点尤为重要，通过靖平51-13井侧钻工艺的实施，得出以下结论：
1、直井段侧钻工艺：
直井段侧钻时，侧钻点选择在损失井段少、相对岩性可钻性好、钻时较快的井段；
侧钻选用1.5°单弯+牙轮钻头进行侧钻，易控制工具面、易判断钻压；
侧钻时控时钻进一般为正常钻时的2-3倍；
侧钻后做好轨迹预算，做好与老井眼防碰工作；
优化斜井段剖面，做好复合穿越煤层的剖面预算。
2、水平段侧钻工艺：
水平段侧钻时，侧钻点选择在向上增斜位置，并且距离复杂地层在80m以上；
侧钻时钻时一般控制在正常钻进钻时的3-4倍；
侧钻选用1.25°单弯+牙轮钻头进行侧钻；
侧钻方向降斜降方位或降斜增方位，增大隔墙的同时减小井斜变化率，计算好轨迹隔墙距，特别是在地质靶点未做调整时，做好绕障、防入老井眼工作；
水平段轨迹预算时缓降缓增，防止形成过大的拐点，有利于水平段降低磨阻。
关键词：水平井 靖南区块 填井侧钻 轨迹控制
一、前言
长庆靖南地区由于其特殊的地质结构，均采用四开井身结构施工。靖平51-13井在施工中进行两次侧钻：三开斜井段起钻至本溪组煤层煤层时遇阻，循环中上部煤层垮塌，造成卡钻，倒扣钻具后进行斜井段侧钻一次；四开水平段由于泥岩垮塌，遇阻严重，进行水平段侧钻。通过两次侧钻及轨迹控制技术的实施，该井可做特例对靖南区块水平井侧钻给予借鉴。
二、斜井段侧钻及轨迹控制技术
2.1侧钻原因：
在钻进至井深3708m循环起钻，起钻至3670m时遇阻，循环倒划眼时钻具卡死，倒扣后落鱼505m。卡点井深3625m，井斜70.3°，方位210°，地层本溪组，岩性炭质泥岩，。原因为钻具活动及开泵时激动压力造成煤层垮塌。由于地质设计未进行调整，现根据井下情况进行轨迹调整，进行侧钻。
2.2侧钻点选择：
根据直井段井眼轨迹数据及井下落鱼位置，侧钻点选择3030m，为确保水泥填井质量，侧钻点距落鱼顶90m。
2.3确定新靶点数据
为防止新井眼与原井眼相碰造成安全隐患，根据原井眼轨迹对新侧钻靶点进行调整。如表1：
调整后的靶点综合原井眼地层垂深、原井眼煤层安全及防碰等特点，为井下安全考虑，该井眼轨迹在入窗段与原靶点偏移8.3m，与原井眼便宜13.7m。
2.4侧钻轨迹方案：
根据斜井段现场地质卡层，侧钻后轨迹目的层垂深为3541.6m。表2
2.5侧钻要求：
①侧钻点位于3030m。
②填井井段必须大于150m，填井24小时后下钻扫水泥塞，水泥塞钻至3000m，候凝72小时后再钻水泥塞并试水泥塞强度，钻进至3020m起钻换定向钻具进行钻进。
③根据原井眼轨迹数据，侧钻后选择方位223°，使新井眼与原井眼错开，防止窜入老井眼。
④由于侧钻点选测较高，在侧钻成功后调整方位仍要大于213°，并且侧钻后主要向下打垂深为主，井斜大禹25°以后在将方位向原设计靠近。
⑤侧钻后轨迹闭合方位始终保持大于原井眼闭合方位。
2.6侧钻钻具组合：
Φ215.9mmMD537HXbit+7LZ172（1.5°）LG+Φ168mmMWD -SUB+Φ168mm NMDC+Φ165mmDC*3根+Φ127mmHWDP* 45 +Φ127mmDP
备注：侧钻点提前15m进行造台阶，确保侧钻一趟钻成功。
2.7侧钻措施
●侧钻前准备：
①侧钻前钻水泥塞到预定位置：
②钻水泥塞时大排量循环；
③钻进过程注意大排量冲洗井底，确保井眼畅通。
●侧钻新井眼：
①钻至井底后先测斜，根据测斜数据对井身剖面进行优化；
②使用φ215.mm钻头+1.5°单弯螺杆磁性工具面在223±10°控时滑动造台阶；
③打2退1的方式控时钻进，钻完后上下滑动划眼1-2遍，划眼过程中控制工具面223±10°；
④造出台阶后继续控时钻进，保证新井眼地层被切削，控时钻进一段后钻压会逐步增大，根据地层情况逐渐加大钻压，密切注意钻压变化；
⑤侧钻过程中如需要活动钻具时，下放钻具不要直接下到井底，先控时钻进一段后慢慢下放到原井深；
●新井眼的判断
①钻进过程中能够连续加压，钻井参数相同，钻时与直井正常情况相近；
②新地层岩屑返出量不断增多，水泥屑返出量不断减少，最后岩屑中不含水泥屑；
③已钻井段的测量数据（井斜和方位）与原井眼同井深测量数据不同可及时判断造出新井眼。
●定向造斜钻进
①侧钻成功后，根据井眼轨道设计要求继续施工，每次下钻到造斜点时控制下放速度，保护侧钻段隔墙；
②进行实时轨迹预测、对比分析，预测下一步钻进方式；
2.8轨迹控制技术防碰：
该井侧钻点的视位置存在偏移，侧钻后方位要大于设计方位才能入靶，前期方位增至240°，计算与原井眼偏移25m时逐步降方位钻进，井斜增至36°后方位降至209°，此时两井眼偏移32m，再重新计算剖面，控制方位，先降再增，使入靶点控制在设计要求范围内。如图1：
三、水平段侧钻及轨迹控制技术
3.1侧钻点选择
遇阻井段从3840m开始，根据现场实际情况，侧钻点选择在3783，侧钻段3783-3803m.如表3；
该点选择原因有以下几点：
①井斜89.7°，该段井斜相对较小，垂深在该段最深；
②该段下部井段为增斜井段，如进行降斜侧钻利于实施；
③该段离遇泥岩段3840m相对有48m，该48m地层为相对稳定的云岩地层。
3.2侧钻方向选择
由实测数据表及现场砂样可以看出：
①该段泥岩地层含有黄铁矿，应为本溪组岩性，下部目的层应该向下进行侧钻，即降垂深；
②实钻至3889m垂深为3541.36m时仍未出现白云岩，即侧钻后垂深应大于3541.36m，即降斜侧钻（垂深由地质组确定，按3544m进行剖面计算）；
③由于进行水平段侧钻，马家沟组地层相对较薄，为增大侧钻后于原井眼的隔墙，进行变方位降斜悬空侧钻，根据补充地质设计要求，侧钻后方位为212°；
根据补充地质设计及以上情况，水平段侧钻选择降斜增方位。
3.3侧钻轨迹预算
根据侧钻点及地层岩性等情况，进行侧钻轨迹预算如表4：
该侧钻轨迹，侧钻后井斜降至85°，方位增至212°，确定侧出新井眼后在根据地质导向组要求增斜至89°钻进。 3.4侧钻方案措施
●侧钻前准备：
①由于该区域地层较硬，决定注水泥填井后再进行侧钻。
②注水泥前原钻具划眼至3838m（3840为遇阻井段），再进行光钻杆注水泥。
③注水泥后12小时，下钻扫水泥赛，48小时后侧钻。
●侧钻钻具组合：
Φ152.4mmBit+Φ120单弯螺杆（1。25°） +Φ148mm扶正器+MWD-sub+ Φ120mmNMDC×1根+ 311×HLST39（母）+SUBΦ120mm回压凡尔+φ101.6mmHWDp×（15）根+φ101.6mmDp×（45）根+φ101.6mmHWDp×（30-45）根+ HLST39（公）×410SUB +φ127mmDp
●侧钻施工
①从井深3780-3783m，开始滑动滑眼下放，工具面控制在150°左右，缓慢划眼3遍
②控时钻进3783-3785m，钻时控制在10cm /30分，滑动钻进，重复滑动该段2-3遍。
③钻进过程中每钻进0.5m，上提2m活动钻具一次再重新下放，继续控时滑动，到底前工具面一定要到位，再缓慢下放至原井深，再继续滑动钻进0.5m，重复进行，直至可以加上钻压为止。
④根据井下情况，如上提有遇阻、可上提大范围活动钻具，再重复上步骤，禁止开转盘活动。
●加上钻压后继续滑动
①钻头造出台阶后继续控时钻进，保证新井眼地层被切削，控时钻进一段后钻压会慢慢增大，根据地层和钻速快慢情况逐渐加大钻压，密切注意钻压变化；
②侧钻过程中尽量不要活动钻具，可根据加压后泵压变化情况，判断钻头是否加上钻压，如钻时过慢，需立即活动钻具，以防止粘卡，下放钻具不要直接下到井底，先控时钻进一段后慢慢下放到原井深；
③加上钻压后钻进10m后，下放到井底，适当开转盘复合1m，再继续滑动钻进，以免形成较大的狗腿度。
●后续施工
①钻进过程中能够连续加压，在钻井参数相同时，注意井斜方位与原井眼的对比情况，如有明显的变化，可适当复合2-3m再进行滑动；
②调整滑动与复合井段的长度，控制井底井斜在85.5°左右，在根据现场地质导向要求调整后期施工。
3.5水平段轨迹控制
水平段设计示意图与水平段实钻示意图对比.如图2、图3：
通过上图与现场实际情况分析：
①靖平51-13井水平段补充地质设计要求：水平段侧钻出去后缓慢降垂深钻进，设计轨迹平滑，除侧钻点狗腿度较大外整体趋势为向下缓慢降垂深钻进。而实钻中根据现场地质要求先向下降斜，井斜最低点达到84.77°，钻至马五22后又要求增斜，实钻中井斜增至91.71°，造成整个水平段轨迹成大波动状，增大了磨阻。
②该地区地质情况不明。在井深3714m（垂深3538.2m）进入马家沟（地层岩屑、伽马值、电测解释），钻进至井深3843m（垂深3540.2m）时钻遇本溪组泥岩，降斜钻进至井深3889m（垂深3541.36m）时仍为本溪组地层，该区域存在较大沟槽。
③第二次侧钻后按照设计降垂深，经现场地质导向及地质项目长现场指导，讲井斜控制到85°左右钻进，以达到绕开沟槽的目的，在井深3932.579-3942.259m（垂深3550.5-3551.3m）时仍钻遇本溪组泥岩，该段本溪组泥岩及前后的马家沟组泥岩为下部钻井造成极大的风险，在后期钻进中出现垮塌情况，最终钻井液密度提高至1.40g/cm3以上。
④在井深4104.989-4162.639m（垂深3556m）钻进至马五22，该地层钻进60m未发现含气段，地质专家认为该段岩性过差，不会出现含气层，要求增斜向上钻进，增斜至91.7°后复合稳斜钻进，从井斜大于90°以后，磨阻增加幅度很大，每30m增加1吨，井斜达到91.7后磨阻增加至磨阻达到20吨，并且在下钻时严重遇阻。
四、结论
靖南区块由于目地层深、岩性致密，侧钻时必须进行填井侧钻，侧钻时选择侧钻点尤为重要，通过靖平51-13井侧钻工艺的实施，得出以下结论：
1、直井段侧钻工艺：
直井段侧钻时，侧钻点选择在损失井段少、相对岩性可钻性好、钻时较快的井段；
侧钻选用1.5°单弯+牙轮钻头进行侧钻，易控制工具面、易判断钻压；
侧钻时控时钻进一般为正常钻时的2-3倍；
侧钻后做好轨迹预算，做好与老井眼防碰工作；
优化斜井段剖面，做好复合穿越煤层的剖面预算。
2、水平段侧钻工艺：
水平段侧钻时，侧钻点选择在向上增斜位置，并且距离复杂地层在80m以上；
侧钻时钻时一般控制在正常钻进钻时的3-4倍；
侧钻选用1.25°单弯+牙轮钻头进行侧钻；
侧钻方向降斜降方位或降斜增方位，增大隔墙的同时减小井斜变化率，计算好轨迹隔墙距，特别是在地质靶点未做调整时，做好绕障、防入老井眼工作；
水平段轨迹预算时缓降缓增，防止形成过大的拐点，有利于水平段降低磨阻。